第五讲──电镀液的组分及其作用
1 镀液的主要组分
镀液的主要组分是指镀液中不可缺少、量又较多的组分。
1.1 水
水是电镀液不可缺少的最主要组分，是电镀液中溶解其他可溶性组分(溶质)的溶剂。水的电离特性、电解反应及水质好坏，是必须严重关切的问题。
1.2 主盐
1.2.1 主盐的作用
主盐是指形成镀层组分的金属盐类，为必不可少的组分。其多数为强电解质，在水中几乎百分之百电离成金属离子与酸根。单金属电镀只需一种主盐，二元合金电镀需2种主盐(如镀青铜需铜盐与锡盐)，三元合金则需3种主盐(如三元仿金镀需铜盐、锌盐、锡盐)。
可溶性阳极电镀，镀液中金属离子还原消耗后可由阳极溶解补充；而不溶性阳极电镀(如镀铬与用钛网镀铂作阳极的无氰镀金)，则应及时补充含镀层金属的化合物来补充消耗。
1.2.2 主盐的影响
主盐浓度越高，扩散传质速度越快，浓差极化越小，允许采用的阴极电流密度越高，镀层越不易烧焦，这是任何电镀的一条共同规律。对于光亮性电镀，主盐浓度高些，光亮整平的阴极电流密度范围向高电流密度区移动，而低电流密度区光亮整平性可能变差。主盐浓度的提高受某些因素(如主盐的溶解度、络合物电镀的络合比等)的限制，不是想要多高就能做到多高。对于氯化物镀锌、光亮酸铜这类简单盐电镀，主盐浓度过高反而有害，原因是单靠添加剂产生电化学极化是不够的(添加剂加入过多，有害无益)，而必须保持适度的浓差极化(见第四讲)，否则镀液分散能力、深镀能力下降，低电流密度区亮度不足，这对滚镀效果的影响更明显。因此不能片面追求大的允许电流密度而将主盐浓度控制得太高。对于锌酸盐镀锌，只有苛性钠与氧化锌的质量比(称为锌碱比，以α表示)大于等于10时，镀液才稳定。氧化锌每增加5g/L，苛性钠应增加50~60g/L，但溶液过浓也有害处。
主盐浓度不能过低。对于镀亮镍，当Ni2+浓度低于某一临界值时，无论如何加入光亮剂，镀层都不亮。电镀液的低浓度化可减少投资和带出损耗，但实现的难度很大。对于六价铬镀铬，即使采用稀土添加剂，铬酐的质量浓度也不能低于100g/L；否则镀液导电性差，温升快，而且杂质容忍量太低，无法控制。
1.3 导电盐
1.3.1 导电盐的作用
惰性强电解质，它们几乎百分之百在镀液中电离成正、负离子。之所以叫“惰性”，是因为电离产生的阳离子的析出电位都很负，不会在阴极还原，而生成的阴离子在阳极的氧化电位又很正，不会在阳极被氧化，只有带出损耗。金属靠其中的电子导电，称为”第一类导体”；而电解质溶液靠正、负离子导电，称为”第二类导体”。镀液中的正、负离子多，则导电性好。加入导电盐提高镀液电导率至少有2个好处：一、镀液的电导率越高，其分散能力越好，工件上镀层厚度分布越均匀(详见第八讲)；二、当总电流(电流强度)相同时，镀液导电性越好，则槽电压越低，越省电。
对于氯化物镀锌，加入的氯化物主要用作导电盐(Cl–对Zn 2+仅有很微弱的配位作用)。因钾盐的导电性比钠盐好得多，故宜用氯化钾。若为省钱而用氯化钠，则得不偿失。酸性镀铜液本身的导电性很好，不必另加导电盐。但镀镍液中加入硫酸钠与硫酸镁作导电盐，则好处明显。其中硫酸镁并非完全惰性，镁离子会参与阴极还原，形成微镁镍合金，使暗镍层结晶细化而显得”白嫩”。配合物(络合物)电镀，因主盐浓度提高受到限制，故常加导电盐。如HEDP镀铜、金、银等，常加适量碳酸钾作为导电盐。
1.3.2 使用导电盐时应注意的问题
导电盐并非越多越好，其含量有一个最佳值。一旦超过其最佳含量，镀液的电导率反而下降。这尤如道路上车少时交通不便，车过多了又拥挤不堪，交通不畅。导电盐过多还有其他副作用。如氯化钾镀锌液中KCl过多会引起“盐析现象”，降低添加剂中表面活性剂的溶解度，使浊点降低，添加剂呈油状物浮出。有条件的最好通过测定镀液电导率来确定最佳补加量。用赫尔槽进行试验时，可用精密数字式电压表与电流表，在液位和电流相同的条件下，加导电盐至电压最低。
1.3.3 导电盐种类的选择原则
（1）提高电导的效果。一般而言，钾盐的导电性比钠盐好；碱性条件下不宜用铵盐，否则NH+呈氨气(NH3)而挥发掉。
（2）电离生成的阴、阳离子对镀液无副作用。
1.4 配位剂（络合剂）
产生阴极电化学极化常用两种方法：一是加入具有表面活性的添加剂，其吸附在阴极表面，形成金属离子放电的阻挡层；二是加入配位剂，使简单金属离子转变为“背上包袱”的配离子（络离子），增加其放电难度。
所形成配离子的稳定性应适中。配离子过于稳定，金属离子放电太困难，镀液中H+会乘机放电析氢，镀层易烧焦，允许阴极电流密度变小；配离子太不稳定，则阴极电化学极化又不足，在碱性条件下甚至会生成氢氧化物沉淀。配离子的稳定程度受配合物种类、配位剂数量(单配位、双配位、多配位)、配合比、镀液pH、液温等多种因素影响，十分复杂。
1.5 pH缓冲剂
加入pH缓冲剂是为了使镀液或阴极界面液层中的pH相对稳定，使其不至于变化太快而超过工艺允许的范围。
1.6 阳极去极剂（阳极活化剂）
阳极易产生过大的阳极极化时易钝化，造成导电不良，影响电流分布的均匀性；若是可溶性阳极，则还会溶解不良，造成镀液中主盐金属离子浓度不断下降，电镀效果更差。加入阳极去极剂(或称阳极活化剂)就是为了防止阳极钝化。
本文来自《电镀与涂饰》2008年第27卷第12期。
